АБН: Розведення кабелю вита пара для з'єднання двох комп'ютерів безпосередньо

Наше деловое партнерство www.banwar.org

Розведення кабелю вита пара для з'єднання двох комп'ютерів безпосередньо

Олена Андрєєва, к.ф-м.н., Менеджер ЗАТ «Перспективні технології» [email protected]

Олексій Сергєєв, інженер відділу активного обладнання ЗАТ «Перспективні технології» [email protected]

Оптичні кабелі знаходять все більш широке застосування - від магістральних ліній і корпоративних систем передачі даних до локальних комп'ютерних мереж. Перевага волоконної оптики безсумнівно: реалізовані в оптичних каналах швидкості передачі інформації поки недосяжні для мідних кабелів.

Важливо й ту перевагу, що тестувати оптичний кабель простіше. Виміру підлягає менша кількість параметрів, в більшості випадків - тільки втрати в кабелі, так як перехресних перешкод в оптиці немає. Крім того, прилади для тестування оптичних каналів дешевше, ніж для мідних.

Незважаючи на зростаючу різноманітність вимірювальних приладів, основним "помічником" фахівця з установки та експлуатації волоконно-оптичних систем служить оптичний тестер - без перебільшення, найпоширеніше робоче засіб вимірювання. Тестер використовується при вхідному контролі параметрів оптичного кабелю, його монтажі, приймально-здавальних випробувань кабельної системи, контроль вихідних параметрів активного обладнання і обслуговуванні діючої лінії. Переваги цього скромного приладу - простота використання, малі габарити і маса, автономне живлення і порівняно низька вартість. Тестер забезпечує досить високу точність вимірювань, стабільність параметрів протягом усього часу вимірювання, зручний в обігу, компактний і економічний.

Для достовірного тестування оптичних волокон тестер слід підбирати відповідно до активним обладнанням комп'ютерної мережі. Так, наприклад, якщо для передачі даних використовується одномодовое активне обладнання і відповідно одномодовий кабель, то вимірювальний генератор також повинен бути одномодовим. Крім того, тестування повинне проводитися на довжині хвилі передачі. Для того щоб зрозуміти, що стоїть за сухими цифрами і рекомендаціями стандартів, розглянемо докладніше "начинку" приладів.

Сучасний розвиток ІТ тягне за собою зростання і взаємопроникнення мереж передачі даних різного призначення. Локальні комп'ютерні мережі включаються в корпоративні і відомчі мережі, які об'єднують користувачів на великій території. Це накладає вимоги сертифікації на компоненти кабельної системи як фізичне середовище передачі даних і, отже, на контрольно-вимірювальне обладнання, яке використовується при тестуванні мережі. Вимоги до засобів вимірювань викладені в наступних законах і нормативних документах:

1. "Закон РФ про забезпечення єдності вимірювань, 15.06.93".
2. "Державний нагляд і відомчий контроль за засобами вимірювань. Основні положення. ГОСТ 8.002-86. 21.02.1986".
3. "Тимчасові технічні вимоги до оптичних засобів вимірювань, призначеним для застосування на взаємопов'язаних мережі зв'язку РФ з доповненням № 1. 1 999".

Оптичний тестер як засіб вимірювання випромінюваної потужності

Тестер застосовується для вимірювання потужності оптичного випромінювання та визначення втрат в волоконно-оптичних световодах і кабелях. Виходячи з цього, оптичний тестер повинен забезпечувати:

• великий динамічний діапазон, достатній для тестування ділянок кабелю між підсилювачами;
• необхідної точності вимірювання у відповідному спектральному діапазоні;
• можливість вимірювань в широкому спектральному діапазоні;
• довготривалу стабільність параметрів;
• мале енергоспоживання, що забезпечує тривалу роботу від одного комплекту батарей.

За конструктивним виконанням тестери поділяються на два типи: комплекти з двох приладів - джерела і вимірювача і поєднують в одному корпусі джерело і вимірювач. Тестери у вигляді комплекту більш універсальні, так як дозволяють застосовувати більше число методів вимірювань.

Генератори оптичного випромінювання

Основні вимоги до генераторів випромінювання - забезпечення необхідної потужності в волоконному световоде і довготривалої стабільності параметрів випромінювання. Випромінювання може бути як безперервним, так і модульованим послідовністю імпульсів у вигляді меандру, що слідують з частотою 270 Гц, 1 або 2 кГц. Зазвичай в якості джерел для тестерів використовуються напівпровідникові лазерні діоди або світлодіоди; перші застосовуються в основному в одномодових системах, а другі - в багатомодових лініях зв'язку невеликої довжини. Лазерні діоди могутніше, і кутова апертура їх випромінювання менше, тому потужність в волоконному световоде вище, ніж в разі світлодіода. Однак вартість лазерів вище, а забезпечити їх стабільну роботу досить складно.

Досягається на практиці потужність випромінювання від лазерного джерела в одномодовом волоконному световоде дозволяє тестувати кабелі довжиною до 250 км, що досить при існуючих довжинах регенераційних ділянок на магістральних лініях зв'язку. Для підвищення тимчасової стабільності параметрів випромінювання застосовують спеціальні заходи. Резонатор лазера прояснюється з одного боку для узгодження хвилеводних параметрів з волоконним світловодом і зменшення відображень між вихідний межею лазера і торцем волокна, що знижує амплітудні і фазові шуми джерела. З іншого боку резонатора встановлюється фотодиод зворотного зв'язку. Зворотній зв'язок по фотострумів дозволяє контролювати вихідну потужність лазера і компенсувати флуктуації, викликані температурною чутливістю напівпровідникової структури. Сукупність цих заходів забезпечує стабільність енергетичних параметрів джерела протягом тривалого часу.

Світлодіодні напівпровідникові джерела, що застосовуються в локальних комп'ютерних мережах, характеризуються більш широкою діаграмою спрямованості, практично ізотропної в азимутному напрямку. Рівень потужності, що вводиться в стандартний багатомодовий волоконний світловод, в середньому на порядок нижче, ніж в попередньому випадку. Так як довжини сегментів комп'ютерних мереж на багатомодових кабелях відповідно до діючих стандартів не перевищують 2 км, цієї потужності цілком достатньо для проведення вимірювань.

З точки зору практики важлива не стільки потужність оптичного випромінювання, введеного в світловод, скільки динамічний діапазон вимірювань для даного приладу, вимірюваний в децибелах, - інтервал між потужністю джерела оптичного випромінювання і порогом чутливості вимірювача оптичної потужності. Динамічний діапазон визначає максимальне загасання оптичного сигналу, яке може бути виміряна даними комплектом приладів.

Вимірювачі оптичної потужності

Що входять до складу тестера вимірювачі повинні забезпечувати низький поріг чутливості, широкий спектральний діапазон вимірювань, рівномірну чутливість в заданому спектральному діапазоні або на довжинах хвиль калібрування.

Основний елемент вимірювача - це фотодіод. Його базова характеристика - чутливість R, яка визначається як відношення фотоструму до падаючої оптичної потужності і вимірюється в А / Вт:

R ~ (((,

де (- квантова ефективність (відношення кількості електронів на виході фотодіода до кількості падаючих на його фоточувствительную майданчик квантів світла), (- довжина хвилі оптичного випромінювання. Для ідеального фотодіода (= 1. Спектральні залежності чутливості для деяких типів фотодіодів представлені на рис. 1.

Рис.1. Спектральна залежність чутливості фотоприймачів на основі Si, Ge і InGaAs.

У ближньому ІЧ-діапазоні квантова ефективність висока у кремнієвих фотодіодів. В області довжин хвиль 1000-1600 нм високою квантової ефективністю характеризуються германієві фотодіоди. Фотодіоди на основі потрійних (InGaAs) і четверні (InGaAsP) з'єднань при інших рівних умовах можуть використовуватися в більш широкому спектральному діапазоні. Цим обумовлено все зростаюче застосування в тестерах саме таких фотоприймачів, і така тенденція тільки посилюється в зв'язку з розвитком систем зі спектральним ущільненням. Нерівномірність спектральної чутливості фотодіодів компенсується за рахунок відповідних схем обробки. Зазвичай встановлюється рівна чутливість в точках калібрування, наприклад, 850, 1310 і 1550 нм. У приладах вищого класу калібрування компенсації нерівномірності можна проводити з заданим кроком по довжині хвилі, наприклад, 1 нм або 5 нм.

Застосовувані в даний час фотоприемники мають досить широку фоточувствительную майданчик. Типовий розмір такого майданчика у фотодіода на основі InGaAs - 1 мм, на Si та Ge - 5 мм. Це істотно більше розмірів модового плями на виході волоконного світловода, що дозволяє застосовувати одні і ті ж вимірники як на одномодових, так і на багатомодових лініях. Максимальна допустима для точних вимірювань потужність визначається кордоном лінійності характеристики вимірювача (з урахуванням нерівномірного характеру розподілу потужності на виході світловода).

Застосування оптичних тестерів

Основне призначення тестера - вимірювання потужності оптичного випромінювання на виході волоконно-оптичної системи, визначення загасання в ній і на окремих компонентах кабельної системи і їх з'єднаннях. В даний час на російському ринку представлені вимірювальні прилади для волоконної оптики від десятків виробників; більшість з них іноземного виробництва. Параметри джерел і приймачів наведені в табл. 1 і 2.

Таблиця 1. Порівняльні характеристики деяких джерел оптичного випромінювання

Вироб-ник "перспек-тивні техно-логії" ЛОНІІР КБВП Wavetek ANDO EXFO Марка ПТ10ХY Алмаз11 FOD 2107 OLS-6 AQ4251 FOT 700 Тип джерела Лазер Лазер Лазер Лазер Лазер Лазер Довжина хвилі, нм 850, 1310, 1550 850, 1310, 1550 1550 1310, 1550 1310, 1550 1310, 1550 Рівень вихідного сигналу, дБ? -6? -3 -3 -7 -7 -4 нестабільний-ність вихідного рівня, дБ 0,1 0,1 0,05 Н / д 0,05 (за 5 хв) 0,1 (за 8 год) Ширина спектра випромінювання, нм ? 5? 5 Н / д Н / д? 5? 5 Час безперервного-ної роботи від одного комплекту джерел, ч 30 30 24 Н / д 15 Н / д Габарити, мм 120х60х22 195х100х41 150х90х30 185х95х49 265х88х43 235х125х60 Маса, г 200 500 300 500 450 860

Таблиця 2. Порівняльні характеристики деяких вимірювачів оптичної потужності

Виробник "Перспективні технології" ЛОНІІР КБВП W & G EXFO Марка ПТ2000 ПТ2010 Алмаз21 FOD 1202 OLP 18 FOT 10A Тип приймача InGaAs InGaAs InGaAs InGaAs InGaAs Ge Динамічний діапазон, дБ + 3 -60 + 10 -70 + 3 -60 + 3 - 60 + 26- -60 6 -60 Похибка вимірювання відносних рівнів, дБ 0,2 0,13 0,2 0,25 0,13 0,2 Можливість усереднення + + + - - Н / д Діапазон довжин хвиль, нм 800-1600 800-1600 800-1600 Н / д 800-1600 Н / д Основна відносна похибка вимірювання на довжині хвилі калібрування, дБ 0,5 0,25 0,5 Н / д Н / д Н / д Можливість усереднення результатів вимірювання - + - - - - Наявність порту RS232 для зв'язку з комп'ютером - + - - - - Час безперервної раб ти від одного комплекту батарей, ч? 50 (комплект акумуляторів-ром)? 40 (комплект акумуляторів-ром) 40 Н / д 12 Н / д Габарити, мм 120х60х22 120х60х22 195х100х41 150х90х30 185х95х49 Н / д Маса, г 200 200 Н / д 300 500 Н / д

Для роботи в діапазонах 800 1300, 1700 нм підходять тестери з приймачами на основі InGaAs. Вони більш чутливі, ніж германієві фотоприемники, і, як правило, забезпечують великий динамічний діапазон. Додаткова перевага фотоприймачів на потрійних структурах в тому, що у них більш гладка спектральна залежність чутливості, і їх можна використовувати у всьому спектральному діапазоні, а не тільки на довжинах калібрування. Це властивість набуває особливої ​​актуальності у зв'язку з розвитком систем зі спектральним ущільненням.

Важливу роль відіграють схемні рішення в приладах. Найбільшу точність вимірювань забезпечують приймачі з цифровою обробкою сигналу. Це, як правило, прилади, розроблені недавно. Сучасна електронна "начинка" забезпечує зменшення їх габаритів і зниження енергоспоживання.

В окремий клас можна виділити приймачі для вимірювання потужних оптичних сигналів. Основні сфери їх застосування - системи кабельного телебачення (CATV), лінії з оптичними підсилювачами на активних волокнах. Динамічний діапазон таких приймачів зміщений в сторону великих потужностей (зазвичай на 20 дБ).

Прилади російського виробництва ПТ2000 і ПТ2010 ( "Перспективні технології") і комплект Алмаз21 (ЛОНІІР) за своїми параметрами не поступаються зарубіжним зразкам, мають всі необхідні сертифікати і, що важливо для експлуатації, технічну і гарантійну підтримку безпосередньо від виробника. Вимірювач ПТ2010 (рис. 3) дозволяє проводити вимірювання в спектральних інтервалах 800-900 нм, 1250-1350 нм і 1500-1650 нм з кроком 5 нм в кожному інтервалі. Цифрова обробка, по-перше, дозволяє компенсувати нерівномірність чутливості фотодіода і підвищити точність вимірювань, а по-друге, забезпечує стикування приладу з комп'ютером.

Вимірювання прямих втрат

Метод внесених втрат (заміщення) застосовується для визначення втрат на роз'ємному з'єднанні (рис. 4) і в оптичному кабелі.

Мал. 2. Вимірювання втрат методом внесених втрат (заміщення).

Мал. 1. Профіль DIP оптоволокна і спотворення імпульсу на прийомі

Мал. 2. Вплив профілю DIP на поширення мод в оптоволокне

Таблиця 1. Максимальна дальність передачі сигналу Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) в каналі СКС

Тип волокна Довжина хвилі, нм Максимальна відстань, м Звичайний оптичний кабель Gigalite II 62,5 / 125 850 275 600 62,5 / 125 1300 500 1200 50/125 850 500 1000 50/125 1300 500 2000

Таблиця 2. Стандарти мережевих додатків Gigabit Ethernet при роботі по оптоволоконному кабелю

Стандарт Тип волокна Діаметр волокна, мкм Смуга частот, МГц Відстань, м 1000Base-SX MM 62,5 160 2-220 MM 62,5 200 2-275 MM 50 400 2-500 MM 50 500 2-550 1000Base-LX MM 62 5 500 2-550 MM 50 400 2-550 MM 50 500 2-550 SM 9 2-5000 1000Base-ТX Категорія 5 125 Менш 100

Для магістралей розподільників рівня групи будівель, вертикальних ділянок і згорнутих магістралей, а також для оснащення робочого місця існують універсальні рішення. Це FTTW - оптоволокно до робочого місця; в ньому поєднуються рішення FTTO (оптоволокно в офіс) і FTTD (оптоволокно до робочого столу) (рис. 3). Технологія FTTW прийшла на зміну існуючого до недавнього часу популярному рішенням CTTD (мідний кабель до робочого місця).

Мал. 3. Кабельне рішення FTTW

У чому переваги такого підходу перед відомими рішеннями, що використовують мідний кабель? По-перше, волокно підходить до розетки робочого місця, минаючи рівні розподілу поверху будівлі, що дозволяє заощадити на установці комутаційних коробок зонового розподілу. По-друге, можна підвести до офісу оптичні магістралі АТМ (155 Мбіт / с) і Gigabit Ethernet. І нарешті, по-третє, можна організувати офісні концентратори на базі оптоволокна з подальшим зоновим розподілом або доведенням сигналу до робочого місця після перетворення по мідному кабелю.

Існує і традиційне рішення, при якому оптичний кабель зонового розподілу прокладається в необхідному напрямку. Для цього використовуються комутаційні коробки з попередньо встановленими на заводі оптичними роз'ємами типу SC, ST, MT-RJ або прокладається магістральний оптоволокно з роз'ємами МРО до зонового розподільника в офісі з подальшим виконанням з'єднання в комутаційної коробки.

Переваги застосування роз'ємів МРО - швидкість і гнучкість виконуваного монтажу на об'єкті установки. Магістральний оптичний кабель з роз'ємами МРО протестований в заводських умовах і може містити 4, 8 або 12 волокон, які з'єднуються за допомогою таких же роз'ємів монтажниками на об'єкті.

І, нарешті, доведення оптоволоконного кабелю до робочого місця зажадає від монтажників лише операції оконцовкі (терминирования) волокна в розетці. Це стало можливим завдяки використанню спеціальної мережевий інтерфейсної карти Fiber Con PC, розробленої Alcatel, яка перетворює оптичний сигнал в електричний безпосередньо в персональному комп'ютері. Користувач (або мережевий адміністратор) має просто з'єднати спеціальним комутаційним шнуром вихід електричного інтерфейсу плати Fiber Con PC і вхід мережевого адаптера ПК, а подальша настройка і підготовка до роботи виконуються автоматично протягом декількох хвилин.

Стаття надана журналом BYTE